GCC/G++调试添加编译选项-g作用与用法

本是古典何须时尚 2022-11-14 13:29 282阅读 0赞

reference:  
https://blog.csdn.net/tanrui519521/article/details/79867221  
http://c.biancheng.net/view/8153.html

## 1.问题 ##

为什么调试的时候需要编译选项中添加 -g

默认编译生成的可执行文件是无法使用 gdb 来跟踪或调试的，因为可执行程序中没有可供 gdb 调试使用的特殊信息，为了将必要的调试信息整合到可执行文件中，我们便需要用到 -g 选项，这样生成的可执行程序，倘若出现问题，便可以使用 gdb 找出问题具体出现的位置，便于问题的解决。

如下:

#gcc -g test.c·

“-g”标志是对程序进行调试性编译时常用的选项。我们需要给每一个需要调试的源文件都加上这个选项。它将使用特殊版本的C语言标准库完成编译和链接操作，给库函数加上程序调试方面的支持。编译器会把这些标志自动传给链接器。

加上-g选项以后，gcc在编译是会做以下额外的操作：

1.  创建符号表，符号表包含了程序中使用的变量名称的列表。
2.  关闭所有的优化机制，以便程序执行过程中严格按照原来的C代码进行。

## 2.例子： ##

#include <stdio.h>
    int main ()
    {
       unsigned long long int n, sum;
       n = 1;
       sum = 0;
       while (n <= 100)
       {
           sum = sum + n;
           n = n + 1;
       }
       return 0;
    }

## 3.使用GDB的前期准备 ##

通过前面的学习我们知道，GDB 的主要功能就是监控程序的执行流程。这也就意味着，只有当源程序文件编译为可执行文件并执行时，GDB 才会派上用场。

Linux 发行版中，经常使用 GCC 编译 C、C++ 程序（有关 GCC 编译器，读者可猛击[《GCC编译器》][GCC]系统学习）。但需要注意的是，仅使用 gcc（或 g++）命令编译生成的可执行文件，是无法借助 GDB 进行调试的。

以 main.c 源文件为例，正常情况下，使用 GCC 编译该源代码的指令如下：

[root@bogon demo]# ls
    main.c
    [root@bogon demo]# gcc main.c -o main.exe
    [root@bogon demo]# ls
    main.c  main.exe

可以看到，这里已经生成了 main.c 对应的执行文件 main.exe，但值得一提的是，此文件不支持使用 GDB 进行调试。原因很简单，使用 GDB 调试某个可执行文件，该文件中必须包含必要的调试信息（比如各行代码所在的行号、包含程序中所有变量名称的列表（又称为符号表）等），而上面生成的 main.exe 则没有。

那么，如何生成符合 GDB 调试要求的可执行文件呢？很简单，只需要使用 gcc -g 选项编译源文件，即可生成满足 GDB 要求的可执行文件。仍以 main.c 源程序文件为例：

[root@bogon demo]# ls
    main.c
    [root@bogon demo]# gcc main.c -o main.exe -g
    [root@bogon demo]# ls
    main.c  main.exe

由此生成的 main.exe，即可使用 GDB 进行调试。  
较早以前的 C 语言编译器也允许使用 -gg 选项来产生调试信息，但是现在版本的 GDB 不再支持这种格式产生的调试信息，所以不建议使用 -gg 选项。

值得一提的是，GCC 编译器支持 -O（等于同 -O1，优化生成的目标文件）和 -g 一起参与编译。GCC 编译过程对进行优化的程度可分为 5 个等级，分别为 O0~O4，O0 表示不优化（默认选项），从 O1 ~ O4 优化级别越来越高，O4 最高。  
所谓优化，例如省略掉代码中从未使用过的变量、直接将常量表达式用结果值代替等等，这些操作会缩减目标文件所包含的代码量，提高最终生成的可执行文件的运行效率。

而相对于 -O -g 选项，对 GDB 调试器更友好的是 -Og 选项，-Og 对代码所做的优化程序介于 O0 ~ O1 之间，真正可做到“在保持快速编译和良好调试体验的同时，提供较为合理的优化级别”。

解决了如何生成满足 GDB 调试器要求的可执行文件，接下来正式学习 GDB 调试器的使用。

## 4.启动GDB调试器 ##

在生成包含调试信息的 main.exe 可执行文件的基础上，启动 GDB 调试器的指令如下：

[root@bogon demo]# gdb main.exe
    GNU gdb (GDB) 8.0.1
    Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
    ......
    (gdb)

注意，该指令在启动 GDB 的同时，会打印出一堆免责条款。通过添加 --silent（或者 -q、–quiet）选项，可将比部分信息屏蔽掉：

[root@bogon demo]#  gdb main.exe --silent
    Reading symbols from main.exe...(no debugging symbols found)...done.
    (gdb)

无论使用以上哪种方式，最终都可以启动 GDB 调试器，启动成功的标志就是最终输出的 (gdb)。通过在 (gdb) 后面输入指令，即可调用 GDB 调试进行对应的调试工作。

GDB 调试器提供有大量的调试选项，可满足大部分场景中调试代码的需要。如表 1 所示，罗列了几个最常用的调试指令及各自的作用：

表 1 GDB常用的调试指令

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>调试指令</th> 
   <th>作 用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>(gdb) break xxx <strong>or</strong> (gdb) b xxx</td> 
   <td>在源代码指定的某一行设置断点，其中 xxx 用于指定具体打断点的位置。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>(gdb) run <strong>or</strong> (gdb) r</td> 
   <td>执行被调试的程序，其会自动在第一个断点处暂停执行。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>(gdb) continue <strong>or</strong> (gdb) c</td> 
   <td>当程序在某一断点处停止运行后，使用该指令可以继续执行，直至遇到下一个断点或者程序结束。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>(gdb) next <strong>or</strong> (gdb) n</td> 
   <td>令程序一行代码一行代码的执行。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>(gdb) print xxx <strong>or</strong> (gdb) p xxx</td> 
   <td>打印指定变量的值，其中 xxx 指的就是某一变量名。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>(gdb) list <strong>or</strong> (gdb) l</td> 
   <td>显示源程序代码的内容，包括各行代码所在的行号。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>(gdb) quit <strong>or</strong> (gdb) q</td> 
   <td>终止调试。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

如上所示，每一个指令既可以使用全拼，也可以使用其首字母表示。另外，表 1 中罗列的指令仅是冰山一角，GDB 还提供有大量的选项，可以通过 help 选项来查看。有关 help 选项的具体用法，读者可阅读《[GDB查看命令][GDB]》一节，这里不再做具体赘述。

仍以 main.exe 可执行程序为例，接下来为读者演示表 1 中部分选项的功能和用法：

(gdb) l               <-- 显示带行号的源代码
     #include <stdio.h>
     int main ()
     {
         unsigned long long int n, sum;
         n = 1;
         sum = 0;
         while (n <= 100)
         {
             sum = sum + n;
             n = n + 1;
    (gdb)        <-- 默认情况下，l 选项只显示 10 行源代码，如果查看后续代码，安装 Enter 回车即可                                                               
         }
         return 0;
     }
    (gdb) b 7               <-- 在第 7 行源代码处打断点
    Breakpoint 1 at 0x400504: file main.c, line 7.
    (gdb) r                   <-- 运行程序，遇到断点停止
    Starting program: /home/mozhiyan/demo1/main.exe
    
    Breakpoint 1, main () at main.c:7
    7     while (n <= 100)
    Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-55.el7.x86_64
    (gdb) p n               <-- 查看代码中变量 n 的值
    $1 = 1                   <-- 当前 n 的值为 1，$1 表示该变量所在存储区的名称
    (gdb) b 12             <-- 在程序第 12 行处打断点
    Breakpoint 2 at 0x40051a: file main.c, line 12.
    (gdb) c                  <-- 继续执行程序
    Continuing.
    
    Breakpoint 2, main () at main.c:12
    12     return 0;
    (gdb) p n               <-- 查看当前 n 变量的值
    $2 = 101               <-- 当前 n 的值为 101
    (gdb) q                  <-- 退出调试
    A debugging session is active.
    
    Inferior 1 [process 3080] will be killed.
    
    Quit anyway? (y or n) y       <-- 确实是否退出调试，y 为退出，n 为不退出
    [root@bogon demo]#

[GCC]: http://c.biancheng.net/gcc/
[GDB]: http://c.biancheng.net/view/7418.html